KR101788868B1 - 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치 - Google Patents

팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치를 개시한다. 상기 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치는, 공작기계의 팔레트 체인저(109); 상기 팔레트 체인저(109)가 상면에 올려져 이동되는 프레임 레일(106); 상기 상기 프레임 레일(106)의 상면 형성되는 통공(106a) 상기 프레임 레일(106)이 상부에 마련되는 팔레트 프레임(105); 상기 팔레트 프레임(105)에 결합되는 실린더(110); 상기 실린더(110)의 일단에 연결되어 실린더(110)와 연동되며, 상기 팔레트의 교환위치를 결정하는 로케이팅 핀(120); 상기 실린더(110)에 마련되어 상기 로케이팅 핀(120)을 전진 또는 후진시키는 제1 유체포트(131) 또는 제2 유체포트(132); 상기 로케이팅 핀(120)과 연결되어 상기 로케이팅 핀(120)과 함께 동작되며, 외면에 테이퍼진 테이퍼면(141)이 형성되는 도그(140); 및 상단부는 상기 프레임 레일(106)의 상면에 형성되는 통공(106a)에 배치되고 하단부는 상기 도그(140)의 테이퍼면(141)에 배치되며, 상기 도그(140)의 이동에 연동되어 상기 프레임 레일(105)의 통공(106a)을 통해 외부로 노출되거나 내부로 은닉되면서 상기 팔레트의 이동을 선택적으로 제한하는 스토퍼(150);를 포함한다.

Description

팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치{Pallet holding apparatus for machine tool}
본 발명은, 공작기계에 관한 것으로, 특히, 효율적인 구조로서 팔레트의 이탈을 방지할 수 있는 구조가 개선된 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치에 관한 것이다.
공작기계에는 터닝센터, 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신 등을 비롯하여 다양한 종류가 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
한편, 이러한 공작기계들 중 수평형 NC 보링머신에는 APC 자동 팔레트 교환장치가 적용되어 있다. APC 자동 팔레트 교환장치는 워크를 실은 팔레트를 라인 상에서 자동으로 교환할 때 동작된다.
그런데, 종래 기술의 경우에는, APC 자동 팔레트 교환장치를 통해 팔레트를 교환하고자 할 때, 그 교환위치가 정확하고 또한 안전하게 결정되지 않아 팔레트가 레일에 부딪히거나 끼니는 등의 현상이 빈번히 발생되는 문제점이 있다.
뿐만 아니라 구조적인 한계, 다시 말해 팔레트의 이탈을 방지할 수 있는 구조가 적용되어 있지 않아 팔레트의 교환이 제대로 이루어지지 않거나 또는 전기 제어 문제 혹은 다른 문제로 인해 팔레트가 임의로 움직여서 레일을 이탈하는 경우가 종종 발생되어 왔으므로 이에 대한 효율적인 구조 개선이 시급하다.
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 팔레트의 교환 시 팔레트의 교환위치를 정확하고 또한 안전하게 결정할 수 있어 팔레트 교환이 실패로 돌아가는 현상을 예방할 수 있으며, 특히 팔레트의 교환 작업 중에 전기 제어나 오동작 등의 다양한 원인으로 인해 팔레트가 레일을 이탈하는 현상을 방지할 수 있어 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 공작기계의 팔레트 체인저(109); 상기 팔레트 체인저(109)가 상면에 올려져 이동되는 프레임 레일(106); 상기 상기 프레임 레일(106)의 상면 형성되는 통공(106a) 상기 프레임 레일(106)이 상부에 마련되는 팔레트 프레임(105); 상기 팔레트 프레임(105)에 결합되는 실린더(110); 상기 실린더(110)의 일단에 연결되어 실린더(110)와 연동되며, 상기 팔레트의 교환위치를 결정하는 로케이팅 핀(120); 상기 실린더(110)에 마련되어 상기 로케이팅 핀(120)을 전진 또는 후진시키는 제1 유체포트(131) 또는 제2 유체포트(132); 상기 로케이팅 핀(120)과 연결되어 상기 로케이팅 핀(120)과 함께 동작되며, 외면에 테이퍼진 테이퍼면(141)이 형성되는 도그(140); 및 상단부는 상기 프레임 레일(106)의 상면에 형성되는 통공(106a)에 배치되고 하단부는 상기 도그(140)의 테이퍼면(141)에 배치되며, 상기 도그(140)의 이동에 연동되어 상기 프레임 레일(106의 통공(106a)을 통해 외부로 노출되거나 내부로 은닉되면서 상기 팔레트의 이동을 선택적으로 제한하는 스토퍼(150);를 포함하는 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스토퍼(150)의 외면에 배치되는 스토퍼 하우징(151); 상기 스토퍼 하우징(151) 내에서 상기 스토퍼(150)와 연결되며, 상기 스토퍼(150)가 하강되는 방향으로 탄성바이어스되는 탄성부재(160); 및 상기 도그(140)의 주변에 배치되어 상기 도그(140)의 위치를 확인하는 도그 위치 확인 스위치(170);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 팔레트의 교환 신호에 기초하여 상기 제1 유체포트(131) 또는 상기 제2 유체포트(132)로 제공되는 유체의 공급을 선택적으로 컨트롤하는 컨트롤러(180)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 팔레트의 교환 시 팔레트의 교환위치를 정확하고 또한 안전하게 결정할 수 있어 팔레트 교환이 실패로 돌아가는 현상을 예방할 수 있으며, 특히 팔레트의 교환 작업 중에 전기 제어나 오동작 등의 다양한 원인으로 인해 팔레트가 레일을 이탈하는 현상을 방지할 수 있어 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치가 적용되는 수평형 NC 보링머신의 사시도.
도 2는 팔레트 이송 상태를 도시한 수평형 NC 보링머신의 사시도.
도 3은 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치가 적용되는 팔레트 프레임의 사시도.
도 4 및 도 5는 각각 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치를 다른 각도로 도시한 사시도들.
도 6은 도 1의 A 영역에 대한 확대 평면도.
도 7 및 도 8은 각각 도 6의 B-B선에 따른 부분 단면도로서 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치의 동작을 도시한 도면들.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치의 제어블록도.
이하, 본 발명에 따른 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치의 실시예를 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치가 적용되는 수평형 NC 보링머신의 사시도, 도 2는 팔레트 이송 상태를 도시한 수평형 NC 보링머신의 사시도, 도 3은 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치가 적용되는 팔레트 프레임의 사시도, 도 4 및 도 5는 각각 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치를 다른 각도로 도시한 사시도들, 도 6은 도 1의 A 영역에 대한 확대 평면도, 도 7 및 도 8은 각각 도 6의 B-B선에 따른 부분 단면도로서 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치의 동작을 도시한 도면들, 그리고 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치의 제어블록도.
도 1 및 도 2를 먼저 참조하면, 본 실시예의 팔레트 이탈방지 장치(100, 도 4 및 도 5 참조)는 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 수평형 NC 보링머신에 적용될 수 있다.
물론, 이러한 사항은 하나의 예일 뿐 본 실시예의 팔레트 이탈방지 장치(100)가 반드시 수평형 NC 보링머신에만 적용되어야 하는 것은 아니다.
도 1 및 도 2에 도시된 수평형 NC 보링머신에는 APC 자동 팔레트 교환장치가 적용되어 팔레트를 자동으로 교환한다.
수평형 NC 보링머신에 대해 간략하게 살펴보면, 수평형 NC 보링머신은 기계본체(101)의 일측에 팔레트를 안착시키는 팔레트 베이스(102)가 배치되고, 팔레트 베이스(102)가 이동되는 방향에 교차되는 방향으로 팔레트 베이스(102)의 양쪽에 2개의 팔레트 프레임(105)이 배치되는 구조를 갖는다.
팔레트 베이스(102)에는 한 쌍의 베이스 레일(103, 도 6 참조)이, 그리고 팔레트 프레임(105) 상에는 한 쌍의 프레임 레일(106, 도 2 및 도 6 참조)이 마련되며, 이들 레일(103,106)이 상호 동축을 형성할 때 팔레트 체인저(109)가 팔레트를 이송시키는 구조를 갖는다.
팔레트 체인저(109)는 팔레트 프레임(105) 상에서 이송되면서 팔레트를 기계본체(101) 측으로 이송시키거나 기계본체(101)로부터 팔레트를 팔레트 프레임(105)으로 이송시킨다.
한편, 본 실시예의 팔레트 이탈방지 장치(100, 도 4 및 도 5 참조)는 도 3에 도시된 것처럼 팔레트 프레임(105)의 일측에 장착되어 팔레트가 교환위치에 정확히 위치하지 않은 상태에서 팔레트가 움직이는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
이러한 팔레트 이탈방지 장치(100)는 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 실린더(110), 로케이팅 핀(120), 제1 유체포트(131) 또는 제2 유체포트(132), 도그(140), 스토퍼(150), 탄성부재(160), 도그 위치 확인 스위치(170), 그리고 컨트롤러(180)를 포함한다.
실린더(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 팔레트 프레임(105)의 일측 하부에 결합된다. 실린더(110)의 일단부에는 실린더 캡(111)이 결합된다.
로케이팅 핀(120)은 제공되는 유체의 방향에 따라 실린더(110)의 내부에서 전진 또는 후진되는 핀이다.
전진될 때는, 즉 부시(104)를 향해 전진될 때는 도 7에 도시된 바와 같이, 스토퍼(150)를 스토퍼(150)를 하강시켜 팔레트의 이동을 허용시키고, 후진될 때는 도 8에 도시된 바와 같이, 도그(140)를 통해 스토퍼(150)를 상측으로 밀어 올려 팔레트의 이동을 저지시킨다.
도 7처럼 스토퍼(150)가 하강되어 팔레트가 이동될 때는 로케이팅 핀(120)의 전단이 팔레트 베이스(102)의 부시(104)에 부분적으로 삽입된다. 이때는 팔레트 베이스(102) 상의 베이스 레일(103)과 팔레트 프레임(105) 상의 프레임 레일(106)이 동축으로 일치되면서 팔레트의 교환위치가 정확하게 결정된 상태이다.
제1 유체포트(131) 또는 제2 유체포트(132)는 컨트롤러(180)의 컨트롤에 의해 유체가 공급되는 장소이다.
제1 유체포트(131)로 유체가 공급되면 로케이팅 핀(120)이 전진되어 도 7처럼 스토퍼(150)를 하강시킴으로써 팔레트의 이동을 허용시킨다.
반대로 제2 유체포트(132)로 유체가 공급되면 로케이팅 핀(120)이 후진되어 도 8처럼 스토퍼(150)를 상승시킴으로써 팔레트의 이동을 저지시킨다.
도그(140)는 로케이팅 핀(120)과 연결되어 로케이팅 핀(120)과 함께 동작된다. 이러한 도그(140)의 외면에는 테이퍼진 테이퍼면(141)이 형성되며, 이 테이퍼면(141)은 스토퍼(150)의 하단부와 접촉된다.
스토퍼(150)는 앞서도 기술한 바와 같이, 그 상단부는 프레임 레일(106)의 상면에 형성되는 통공(106a)에 배치되고 하단부는 도그(140)의 테이퍼면(141)에 배치되며, 도그(140)의 이동에 연동되어 프레임 레일(106)의 통공(106a)을 통해 외부로 노출되거나(도 8) 내부로 은닉되면서(도 7) 팔레트의 이동을 선택적으로 제한한다.
이러한 스토퍼(150)의 외면에는 스토퍼 하우징(151)이 마련되며, 스토퍼 하우징(151)의 하부에는 하우징 캡(152)이 결합된다.
탄성부재(160)는 스토퍼 하우징(151) 내에서 스토퍼(150)와 연결되어 스토퍼(150)가 하강되는 방향으로 탄성바이어스된다.
즉 탄성부재(160)는 비틀림 코일 압축 스프링으로 적용되는데, 도 8처럼 로케이팅 핀(120)이 후진되어 도그(140)가 함께 후진될 경우에 압축되나, 도 7처럼 로케이팅 핀(120)이 전진되어 도그(140)가 함께 전진될 경우, 압축되었던 탄성부재(160)의 탄성 복원력에 의해 스토퍼(150)가 하강할 수 있게 된다.
도그 위치 확인 스위치(170)는 도그(140)의 주변에 배치되어 도그(140)의 위치를 확인하는 역할을 한다. 컨트롤러(180)와 전기적으로 연결된다.
마지막으로, 컨트롤러(180)는 팔레트의 교환 신호에 기초하여 제1 유체포트(131) 또는 제2 유체포트(132)로 제공되는 유체의 공급을 선택적으로 컨트롤하는 역할을 한다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(180)에 대해 간략하게 부연 설명하면, 컨트롤러(180)는 도 9에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(181, CPU), 메모리(182, MEMORY), 서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)를 포함한다.
CPU(181)는 본 실시예의 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치를 제어하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(182, MEMORY)는 CPU(181)와 동작으로 연결된다. 메모리(182)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 엑세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.
서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)는 CPU(181)와 작용적으로 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(183)는 캐쉬, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 실시예의 전반적인 프로세스, 즉 팔레트의 교환위치 결정 기능과 팔레트의 이탈방지 기능을 수행되도록 하는 프로세스 등이 메모리(182)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(182)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 CPU(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다.
이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이하, 팔레트의 교환이 이루어지는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
팔레트는 팔레트 베이스(102)위에 장착되어 가로방향 축으로 이송된다. 팔레트 상에 공작물이 고정되어 가공 작업을 수행한다.
공작물이 가공되는 동안 다른 위치의 팔레트 상에는 또 다른 공작물이 올려져 대기상태를 취한다.
먼저 투입된 팔레트 상의 공작물 가공이 완료되면 팔레트를 교환해야 하는데 이때는 팔레트 베이스(102) 상의 베이스 레일(103)과 팔레트 프레임(105) 상의 프레임 레일(106)이 동축으로 일치되어야 한다.
두 레일(103,106)의 위치가 팔레트 교환위치에 맞게 위치되면 팔레트의 교환위치를 보다 정확하게 결정하기 위해 본 실시예의 본 실시예의 팔레트 이탈방지 장치(100)가 동작된다.
우선 컨트롤러(180)에 의해 제1 유체포트(131)로 유체가 제공된다. 제1 유체포트(131)로 유체가 제공되면 실린더(110)에 압력이 가해지고 이로 인해 로케이팅 핀(120)이 부시(104) 쪽으로 전진되며, 이로 인해 로케이팅 핀(120)의 전단의 일영역이 부시(104)에 삽입된다.
이처럼 로케이팅 핀(120)이 전진되면 로케이팅 핀(120)의 후단에 결합된 도그(140) 역시 함께 이동되는데, 이때, 도그(140)의 테이퍼면(141)에 지지되어 있던 스토퍼(150)는 하강된다. 스토퍼(150)가 하강되는 힘은 전술한 바와 같이, 탄성부재(160)의 부피 팽창력에 의해 이루어진다.
스토퍼(150)가 도그(140)의 테이퍼면(141)에 의해 완전히 하강되면 도그 위치 확인 스위치(170)의 신호에 기초하여 로케이팅 핀(120)이 부시(104)에 삽입되었다는 것을 확인하여 컨트롤러(180)로 전송한다.
이처럼 로케이팅 핀(120)이 부시(104)에 완전히 삽입되고, 팔레트의 교환위치 결정이 완벽하게 수행되면 비로소 팔레트 베이스(102)에 위치한 팔레트가 팔레트 체인저(109)에 의해 이동된다. 팔레트 체인저(109)는 팔레트 프레임(105)의 내부에 장착되는 리드 스크루와 전기 모터 등에 의해 구동될 수 있다.
한편, 팔레트의 이송이 완료되면, 컨트롤러(180)에 의해 제2 유체포트(132)로 유체가 제공된다. 제공된 유체가 실린더(110)의 내부에 차게 되면 유체의 힘에 의해 로케이팅 핀(120)이 후진한다.
이때, 도그(140)도 함께 후진되는데, 도그(140)가 후진됨에 따라 도그(140)의 테이퍼면(141)에 의해 스토퍼(150)가 밀어 올려지면서 도 8처럼 프레임 레일(105)의 통공(106a)을 통해 외부로 노출된다. 따라서 오동작 등에 의해 팔레트가 임의로 이동되는 것을 방지하게 된다. 이처럼 스토퍼(150)는 팔레트가 교환위치에 정확히 위치하지 않은 상태에서 팔레트가 움직이는 것을 막는 역할을 하는 것이다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예에 따르면, 팔레트의 교환 시 팔레트의 교환위치를 정확하고 또한 안전하게 결정할 수 있어 팔레트 교환이 실패로 돌아가는 현상을 예방할 수 있으며, 특히 팔레트의 교환 작업 중에 전기 제어나 오동작 등의 다양한 원인으로 인해 팔레트가 레일(106)을 이탈하는 현상을 방지할 수 있어 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 팔레트 이탈방지 장치 102: 팔레트 베이스
104: 부시 105: 팔레트 프레임
110: 실린더 111: 실린더 캡
120: 로케이팅 핀 131: 제1 유체포트
132: 제2 유체포트 140: 도그
141: 테이퍼면 150: 스토퍼
151: 스토퍼 하우징 152: 하우징 캡
160: 탄성부재 170: 도그 위치 확인 스위치
180: 컨트롤러

Claims (3)

  1. 공작기계의 팔레트 베이스(102)에 팔레트를 이송시키는 체인저(109);
    상기 팔레트 체인저(109)가 상면에 올려져 이동되는 프레임 레일(106);
    상기 프레임 레일(106)의 상면 형성되는 통공(106a)
    상기 프레임 레일(106)이 상부에 마련되는 팔레트 프레임(105);
    상기 팔레트 프레임(105)에 결합되는 실린더(110);
    상기 실린더(110)의 일단에 연결되어 실린더(110)와 연동되며, 상기 팔레트가 이동될 때 전단이 상기 팔레트 베이스(102)에 부분 삽입되어 상기 팔레트 베이스(102) 상의 베이스 레일(103)과 상기 프레임 레일(106)을 동축으로 일치시키면서 상기 팔레트의 교환 위치를 결정하는 로케이팅 핀(120);
    상기 실린더(110)에 마련되어 상기 로케이팅 핀(120)을 전진 또는 후진시키는 제1 유체포트(131) 또는 제2 유체포트(132);
    상기 로케이팅 핀(120)과 연결되어 상기 로케이팅 핀(120)과 함께 동작되며, 외면에 테이퍼진 테이퍼면(141)이 형성되는 도그(140); 및
    상단부는 상기 통공(106a)에 배치되고 하단부는 상기 도그(140)의 테이퍼면(141)에 배치되며, 상기 도그(140)의 이동에 연동되어 상기 프레임 레일(106)의 통공(106a)을 통해 외부로 노출되거나 내부로 은닉되면서 상기 팔레트의 이동을 선택적으로 제한하는 스토퍼(150);를
    포함하는 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼(150)의 외면을 일부 감싸도록 배치되는 스토퍼 하우징(151);
    상기 스토퍼 하우징(151) 내에서 상기 스토퍼(150)와 연결되며, 상기 스토퍼(150)가 하강되는 방향으로 탄성바이어스되는 탄성부재(160); 및
    상기 도그(140)의 주변에 배치되어 상기 도그(140)의 위치를 확인하는 도그 위치 확인 스위치(170);를
    더 포함하는 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 팔레트의 교환 신호에 기초하여 상기 제1 유체포트(131) 또는 상기 제2 유체포트(132)로 제공되는 유체의 공급을 선택적으로 컨트롤하는 컨트롤러(180)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팔레트의 교환위치 결정 기능을 갖는 공작기계용 팔레트 이탈방지 장치.
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